Пять методов взрывных работ в горнодобывающей промышленности: какой из них подходит для вашего предприятия?
Открытая добыча обычно описывается как последовательность бурения, взрывных работ, погрузки, транспортировки и утилизации отходов. Среди этих этапов взрывные работы часто составляют от 15% до 20% от общей себестоимости открытой добычи. Что еще более важно, качество дробления влияет на производительность экскаватора, погрузку грузовиков, эффективность дробления, устойчивость склонов и конечную стоимость тонны.
Не существует единого метода взрывных работ, который был бы оптимальным для всех шахт. Правильный выбор зависит от состояния горных пород, масштабов добычи, геометрии уступов, оборудования, экологических ограничений и местных правил.
1. Взрывные работы в неглубоких скважинах
При взрывных работах с использованием неглубоких скважин обычно применяются скважины меньшего диаметра, как правило, от 30 до 75 мм. Глубина скважин обычно не превышает 5 м, хотя при использовании буровой установки большого диаметра она может достигать примерно 8 м и более.
Этот метод обычно используется для:
Небольшие карьеры открытого типа
Небольшие карьеры
Прокладка тоннелей
Вторичное разрушение
Дорожные перекрытия
Строительство нового рудника
Специальные земляные работы
Главное его преимущество — гибкость. Неглубокие отверстия легче позиционировать, и их можно сверлить с помощью относительно компактного оборудования.
Ограничением является объем производства. Взрывные работы в неглубоких скважинах обычно менее подходят для больших уступов, где шахте необходимо переместить сотни тысяч тонн за один цикл.
2. Взрывные работы в глубоких скважинах.
Глубокобуровые работы с использованием бурового оборудования позволяют создавать более глубокие скважины, которые служат погрузочной площадкой для разрешенного взрывного материала. В карьерах они в основном применяются для производственных взрывных работ на уступах.
Типичные референтные диапазоны составляют приблизительно:
Глубина скважины: от 15 до 20 м.
Диаметр отверстия: от 75 до 310 мм
Стандартный диаметр: от 200 до 250 мм.
Взрывные работы на больших глубинах широко используются при разработке, вскрытии и добыче полезных ископаемых. Крупные предприятия могут использовать этот метод для более чем 90% всего объема взрывных работ.
Возможны как вертикальные, так и наклонные отверстия. Наклонные отверстия обеспечивают более равномерное распределение энергии и могут улучшить условия разрушения и нагружения. В зависимости от площадки инженеры могут также использовать конструкции с контролируемой задержкой, нагружение с помощью настила, воздушное напыление или другие утвержденные методы для управления вибрацией и повышения эффективности использования энергии.
Буровые установки с погружным бурением и роторные взрывные буровые установки являются распространенными вариантами. Выбор буровой системы должен зависеть от породы, диаметра скважины, глубины и требуемой производительности.
3. Взрывное воздействие на камеру
При камерном взрыве большое количество взрывчатого вещества помещается в подготовленную камеру или подземное отверстие. Поскольку объем взрывных работ может быть очень большим, этот метод иногда называют массовым взрывом.
Это может быть рассмотрено для:
Проекты строительства шахт
Особые условия открытого карьера
Крупные карьерные предприятия
Места, где необходимо обработать большой объем материала за ограниченное количество операций.
Этот метод позволяет сократить объем поверхностного бурения и подходит для работы с породами различной твердости. Он также может использоваться в условиях, когда поверхностное бурение затруднено.
Однако подготовка камеры может создавать неблагоприятные условия работы для строительных бригад, а в результате может образоваться большая доля крупногабаритной породы. Этот метод требует детального проектирования, получения разрешений, геологической экспертизы и строгого соблюдения правил техники безопасности.
4. Многорядное миллисекундное взрывное воздействие
По мере увеличения размеров ковшей экскаваторов и производственных мощностей шахт, возникла потребность в больших объемах взрывных работ. Многорядные миллисекундные взрывные работы позволяют инициировать несколько рядов скважин в запланированной последовательности.
На крупных горных работах взрывные работы могут проводиться примерно по 5-10 рядам за один раз, при этом общий объем разрушенного материала может достигать сотен тысяч тонн в зависимости от конструкции шахты.
При взрыве, длящемся миллисекунды, заряды в соседних скважинах инициируются через короткие, заданные промежутки времени. Такая синхронизация помогает распределить энергию и управлять движением горной породы.
К потенциальным преимуществам относятся:
Больший объем за один взрыв
Меньшее количество взрывов и более короткое время ожидания.
Лучшая фрагментация
Более низкий процент негабаритных товаров
Улучшенное использование бурового оборудования
Повышение производительности экскаваторов и самосвалов.
В первоначальных полевых материалах указывается на возможное улучшение характеристик бурового и погрузочно-разгрузочного оборудования примерно на 10–15%, при этом можно существенно уменьшить негабаритные размеры по сравнению с однорядным взрывом. Фактические результаты зависят от точности бурения, структуры породы, конструкции взрыва и условий площадки.
5. Многорядное миллисекундное литье или контролируемый взрыв.
Многорядные взрывные работы с миллисекундным ограничением потока проводятся в то время, когда перед забоем остается ранее отвал породы. Существующий отвал создает ограничение потока.
Такое заключение может:
Увеличьте эффективное время действия
Улучшение фрагментации
Помогите контролировать ширину насыпи.
Снизить неконтролируемое движение горных пород.
Сохраняйте измельченный материал в более концентрированном виде.
В отличие от обычных многорядных взрывных работ с миллисекундной задержкой, интервал задержки обычно проектируется иначе. Точное время должно быть определено квалифицированными инженерами-взрывниками на основе анализа и испытаний, специфичных для конкретного объекта.
Главные преимущества — улучшенное дробление и более концентрированная куча породы. Это может быть полезно для шахт, использующих железнодорожный транспорт, поскольку рельсы, возможно, не потребуется убирать перед каждым взрывом.
Компромиссы одинаково важны:
Повышенный расход взрывчатых веществ
Требования к более широкой рабочей платформе
Большая высота насыпи из грязи
Возможное вмешательство в работу экскаватора.
Более жесткие требования к координации и контролю безопасности.
Выбирайте, исходя из условий местности, а не из привычек.
На шахте не следует вечно придерживаться одной и той же схемы взрывных работ только потому, что она работала в прошлом. Твердость породы, трещины, наличие воды, высота уступов, оборудование и близлежащая инфраструктура — все это может меняться.
Перед выбором метода ознакомьтесь со следующей информацией:
Тип породы и структура трещин
Требуемый размер фрагмента
Геометрия верстака и состояние свободной поверхности
Буровое оборудование и точность бурения скважин.
Грузоподъемность и вместимость для перевозки грузов
Пределы вибрации и разлета горных пород
Пыль, шум и ограничения для жителей района
Местные требования к лицензированию и безопасности
Общая стоимость за тонну, включая вторичную дробление.
Для участков, расположенных вблизи зданий, железных дорог, автомагистралей, линий электропередач или объектов, представляющих серьезную опасность, традиционные взрывные работы могут быть не единственным вариантом. Система газового электроразрыва горных пород O2 Gas Energy Rock использует жидкий кислород и горючий абсорбент внутри гидроразрывной трубы. Это контролируемый физический процесс фазового перехода, а не традиционная взрывная система.
Система O2 может быть рассмотрена в случаях, когда важна меньшая интенсивность ударной волны, снижение вибрации, упрощенная классификация при транспортировке или контролируемое раскалывание горных пород. Однако она по-прежнему требует надлежащего бурения, забивки стенок, дистанционного зажигания, зон отчуждения, квалифицированного персонала и согласования с местными инженерными службами.
Наилучший метод взрывных работ — это тот, который обеспечивает баланс между степенью дробления, производительностью, безопасностью, защитой окружающей среды и общими эксплуатационными расходами.
